Verschil tussen Gap Junctions & Plasmodesmata

In zowel het dierenrijk als het plantenrijk moeten cellen met elkaar kunnen communiceren om te kunnen overleven. Er zijn een aantal kanalen en knooppunten die cellen overbruggen en ervoor zorgen dat stoffen en berichten ertussen kunnen kruisen. Twee belangrijke voorbeelden zijn plasmodesmata en gap junctions, maar ze vertonen belangrijke verschillen.
Lees meer over de overeenkomsten en verschillen tussen plantaardige en dierlijke cellen.

TL; DR (te lang; niet gelezen)

Bij zowel planten als dieren hebben cellen een manier nodig om met elkaar te communiceren, om belangrijke signalen voor immuunrespons door te geven en om materialen door membranen naar andere cellen te laten stromen. Gap junctions bij dieren en plasmodesmata-planten zijn twee vergelijkbare soorten kanalen, maar ze hebben duidelijke verschillen van elkaar.

Gap junctions zijn een vorm van verbindingskanaal gevonden in dierlijke cellen. Plantencellen hebben geen gap junctions.

Een gap junction bestaat uit:

Gap junctions dienen als kanalen om cruciale stoffen zoals kleine diffundeerbare moleculen, micro-RNA's (miRNA's) en ionen toe te laten. Grotere moleculen zoals suikers en eiwitten kunnen deze kleine kanaaltjes niet passeren.

Gap junctions moeten met verschillende snelheden werken voor communicatie tussen cellen. Ze kunnen snel openen en sluiten wanneer een snelle reactie vereist is. Fosforylering speelt een rol bij de regulatie van gap junctions.

Tot nu toe hebben wetenschappers drie hoofdtypen gap junctions gevonden in dierlijke cellen. Homotypische gap junctions hebben identieke connexonen. Heterotypische gap junctions zijn gemaakt van verschillende soorten connexonen. Heteromere gap junctions kunnen identieke of verschillende connexonen hebben.

Gap junctions zorgen ervoor dat bepaalde materialen tussen aangrenzende cellen kunnen passeren. Dit is van het grootste belang voor het behoud van de gezondheid van een organisme. Bijvoorbeeld, myocardcellen van het hart hebben snelle communicatie via ionenstroom om goed te kunnen werken.

Gap junctions zijn ook essentieel voor de reacties van het immuunsysteem. Immuuncellen gebruiken gap junctions om reacties te genereren in zowel gezonde cellen als geïnfecteerde of kankercellen.

Gap junctions in immuuncellen laten calciumionen, peptiden en andere boodschappers door. Een dergelijke boodschapper is adenosinetrifosfaat of ATP, dat dient om immuuncellen te activeren. Calcium (Ca2+) en NAD+ dienen elk als signaalmoleculen die verband houden met de celfunctie gedurende het hele leven van een cel.

RNA mag ook door gap junctions gaan, maar de juncties blijken selectief te zijn over welke miRNA's zijn toegestaan.

Gap junctions zijn ook belangrijk bij bepaalde kankers en bloedaandoeningen zoals leukemie. Onderzoekers onderscheiden nog steeds hoe de communicatie tussen stromale cellen en leukemische cellen werkt.

Wetenschappers proberen meer informatie te ontdekken over verschillende blokkers van gap junctions, om de productie van nieuwe medicijnen mogelijk te maken die kunnen helpen bij de behandeling van immuunstoornissen en andere ziekten.

Gezien de belangrijke rol van gap junctions in dierlijke cellen, kun je je afvragen of ze ook in plantencellen voorkomen. In plantencellen ontbreken echter gap junctions.

Plantencellen bevatten kanalen genaamd plasmodesmata. Edward Tangl ontdekte deze voor het eerst in 1885. Dierlijke cellen herbergen op zich geen plasmodesmata, maar wetenschappers hebben een soortgelijk kanaal ontdekt dat geen gap junction is. Er zijn een aantal structurele verschillen tussen plasmodesmata en gap junctions.

Dus wat zijn plasmodesmata (plasmodesma indien enkelvoud)? Plasmodesmata zijn kleine kanaaltjes die plantencellen met elkaar verbinden. In dit opzicht lijken ze veel op de gap junctions van dierencellen.

In plantencellen moeten plasmodesmata echter primaire en secundaire celwanden passeren om signalen en materialen door te laten. Dierlijke cellen hebben geen celwanden. Planten hebben dus een manier nodig om door celwanden te komen, aangezien plantenplasmamembranen in plantencellen niet direct met elkaar in contact komen.

Plasmodesmata zijn over het algemeen cilindrisch en bekleed met plasmamembraan. Ze bezitten desmotubuli, smalle buizen gemaakt van glad endoplasmatisch reticulum. De nieuw gevormde primaire plasmodesmata hebben de neiging om samen te clusteren. Secundaire plasmodesmata ontwikkelen zich als cellen uitzetten.

Plasmodesmata laten de passage van specifieke moleculen tussen plantencellen toe. Zonder plasmodesmata zouden noodzakelijke materialen niet tussen de starre celwanden van planten kunnen passeren. Belangrijke materialen die door plasmodesmata gaan, zijn onder meer ionen, voedingsstoffen en suikers, signaalmoleculen voor immuunrespons, soms grotere moleculen zoals eiwitten en sommige RNA's.

Ze dienen over het algemeen ook als een soort filter om veel grotere moleculen en ziekteverwekkers tegen te gaan. Indringers kunnen de plasmodesmata echter dwingen om dit verdedigingsmechanisme van planten te openen en teniet te doen. Deze verandering in de permeabiliteit van plasmodesmata is slechts één voorbeeld van hun aanpassingsvermogen.

Plasmodesmata kan worden gereguleerd. Een prominent regulerend polymeer is: eelt. Callose bouwt zich op rond plasmodesmata en werkt om te controleren wat erin kan komen. Verhoogde hoeveelheden callose resulteren in minder beweging van moleculen door plasmodesmata. Het doet dit door in wezen in de diameter van de porie te knijpen. De doorlaatbaarheid kan worden verhoogd als er minder eelt aanwezig is.

Soms kunnen grotere moleculen door plasmodesmata gaan, door hun poriegrootte te vergroten of te verwijden. Hier wordt helaas soms misbruik van gemaakt door virussen. Onderzoekers leren nog steeds over de exacte moleculaire samenstelling van plasmodesmata en hoe ze werken.

Plasmodesmata bezitten verschillende vormen in verschillende rollen in plantencellen. In hun meest basale vorm zijn het eenvoudige kanalen. Plasmodesmata kan echter meer geavanceerde en vertakkende kanalen maken. Deze laatste plasmodesmata werken meer als filters die de beweging regelen, afhankelijk van het type plantenweefsel. Sommige plasmodesmata werken als zeef, terwijl andere als trechter werken.

In menselijke cellen kunnen vier soorten intracellulaire verbindingen worden gevonden. Gap junctions zijn er daar één van. De andere drie zijn desmosomen, hechtende knooppunten en afsluitende knooppunten.

Desmosomen zijn kleine verbindingsstukken die nodig zijn tussen twee cellen die vaak worden blootgesteld aan blootstelling, zoals epitheelcellen. De verbinding bestaat uit cadherines, of linker-eiwitten.

Occlusieve juncties worden ook wel tight junctions genoemd. Ze komen voor wanneer de plasmamembranen van twee cellen samensmelten. Er kunnen niet veel stoffen door de occluderende of tight junction komen. De resulterende afdichting dient een beschermende barrière tegen ziekteverwekkers; deze kunnen echter soms worden overwonnen, waardoor de cellen kunnen worden aangevallen.

Aanhangende knooppunten vindt u onder occluderende knooppunten. Cadherins verbinden deze twee soorten knooppunten. Aanhechtende knooppunten zijn verbonden via actinefilamenten.

Nog een andere connector is het hemidesmosoom, dat integrine gebruikt in plaats van cadherines.

Onlangs hebben wetenschappers ontdekt dat zowel dierlijke cellen als bacteriën vergelijkbare celmembraankanalen bevatten als plasmodesmata, die geen gap junctions zijn. Dit worden tunneling nanotubes of TNT's genoemd. In dierlijke cellen kunnen deze TNT's vesiculaire organellen tussen cellen laten bewegen.

Hoewel er veel verschillen zijn tussen gap junctions en plasmodesmata, spelen ze allebei een rol bij het toestaan ​​van intracellulaire communicatie. Ze geven celsignalen door en ze kunnen worden gereguleerd om bepaalde moleculen de oversteek te laten of te weigeren. Soms kunnen virussen of andere ziektevectoren ze manipuleren en hun permeabiliteit veranderen.

Naarmate wetenschappers meer leren over de biochemische samenstelling van beide soorten kanalen, kunnen ze zich beter aanpassen of nieuwe geneesmiddelen maken die ziekten kunnen voorkomen. Het is duidelijk dat intracellulaire membraan-beklede poriën in veel soorten voorkomen, en het lijkt waarschijnlijk dat er nog nieuwe kanalen moeten worden ontdekt in bacteriën, planten en dieren.